[发明专利]刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量方法和系统

说明书

本申请涉及一种刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量方法和系统，由于在正在刻写的光纤光栅与测量系统之间设置标尺光纤光栅，使得在进行高反光纤光栅的刻写时，能够通过测量系统实时获取高反光纤光栅与标尺光纤光栅的第一反射谱，根据第一反射光谱可以在线计算正在刻写的高反光纤光栅的反射率等光谱参数直至高反光纤光栅的光谱参数满足目标参数；当开始进行低反光纤光栅的刻写时实时获取标尺光纤光栅、高反光纤光栅以及正在刻写的低反光纤光栅的第二反射谱。完成刻写的高反光纤光栅可以视为“标尺”与预设的标尺光纤光栅一并作为参考完成低反光纤光栅的光谱参数测量。本发明能够实时并准确测量正在刻写的一体化谐振腔的光谱参数。

技术领域

本申请涉及光纤光栅测试技术领域，特别是涉及一种刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量方法和系统。

背景技术

自世界上第一根光纤光栅被报道以来，光纤光栅得到了飞速发展，已被广泛应用于光纤通信、光纤传感和光纤激光器等领域。尤其是在光纤激光振荡器中，光纤光栅作为谐振腔的腔镜，是至关重要的光纤器件。由于传统的紫外曝光法刻写光纤光栅对光纤的光敏性有要求，目前作为腔镜使用的光纤光栅主要刻写在无源光纤上，并且在刻写前后需要对无源光纤进行载氢与退火处理，最后将光纤光栅与有源光纤通过熔接的方式形成谐振腔，搭建光纤激光振荡器。显然，从光纤光栅刻写到搭建光纤激光振荡器的工序较多、周期较长。

随着飞秒激光刻写技术的发展，目前已有直接在有源光纤上刻写光纤光栅的报道。通过直接在有源光纤上制备两个光纤光栅作为腔镜形成一体化谐振腔，可以极大地缩短光纤激光振荡器的制作周期，提高生产效率。此外，飞秒激光还可以透过光纤涂覆层刻写光纤光栅，所以具备在一根有源光纤上连续制备一体化谐振腔的能力。然而，基于飞秒激光在一根有源光纤上连续制备一体化谐振腔的过程中，对两个腔镜光纤光栅的光谱参数进行在线测量是一个富有挑战性的难题。主要存在以下两个难点，一方面是作为腔镜的两个光纤光栅刻写在同一根有源光纤上，两者的测量光谱会重叠，测量透射谱无法读取低反光纤光栅的反射率。另一方面是在连续制备一体化谐振腔时，刻写完成的一体化谐振腔会影响后续对正在刻写的一体化谐振腔的测量。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量方法和系统。

一种刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量方法，包括：

完成待刻写光纤的纤芯的聚焦后，开始进行当前一体化谐振腔的高反光纤光栅的刻写，并采用预先搭建的光纤光栅参数的测量系统实时获取正在刻写的高反光纤光栅与标尺光纤光栅的第一反射谱；标尺光纤光栅设置在正在刻写的光纤光栅与测量系统之间；

根据第一反射谱在线计算高反光纤光栅的第一光谱参数，当第一光谱参数满足第一目标参数时，完成高反光纤光栅的刻写；

控制待刻写光纤滑动预设距离并完成纤芯聚焦后，开始进行当前一体化谐振腔的低反光纤光栅的刻写，并采用测量系统实时获取标尺光纤光栅、刻写完成的高反光纤光栅以及正在刻写的低反光纤光栅的第二反射谱；预设距离为当前一体化谐振腔的目标腔长；

根据第二反射谱在线计算低反光纤光栅的第二光谱参数，当第二光谱参数满足第二目标参数时，完成低反光纤光栅的刻写，得到刻写完成的当前一体化谐振腔并将其送出刻写区域，并在下一个一体化谐振腔开始刻写之前剪切当前一体化谐振腔使其脱离待刻写光纤。

一种刻写一体化谐振腔时光纤光栅参数测量系统，包括：

宽带光源、光纤环形器、光谱仪、标尺光纤光栅以及光纤剪切装置；

光纤环形器、标尺光纤光栅、待刻写光纤依次连接，并且位于同一水平线上；宽带光源、光纤环形器、光谱仪依次连接；

宽带光源用于在上一个一体化谐振腔被剪切并脱离待刻写光纤后、在当前一体化谐振腔刻写时同步发射宽带光；

光纤环形器用于接收宽带光源发射的宽带光并依次传输至标尺光纤光栅以及正在刻写的光纤光栅；